Modbus-RTU协议 & FreeModbus的移植
1. Modbus-RTU协议
modbus-rtu分为主机（Master）和从机（Slaver）。
主机就是用来读写从机数据的：它通过发送指令来读写从机的数据；之后，接收从机的返回信息，以评估指令的执行情况。
从机就是用来存储数据的:只有对应的从机收到了我需要执行动作的指令，才会执行相应的操作，并将执行结果返回给主机。不同的指令，不同的执行情况，返回的信息都不相同。
以上内容概括了Modbus-RTU的通信过程。
Modbus是异步半双工协议，与I2C类似，同一时间只能由单独一端（主机或从机）占用总线
四种数据类型
虽然概括来讲，Modbus-RTU协议就是主机读写各从机数据 那么，主机读写的都是什么类型的数据呢？
Modbus-RTU协议规定，从机有四种数据类型，分为两个大类
第一类是单位为 bit的数据：
线圈 Coils；每个coils对应着一个bit，所有的coils都是可读可写的
离散输入 Discrete input；它也代表着1个bit，只不过它是只读的，这是它和coils的区别。
第二类是单位为word（2个字节）的数据：
保持寄存器 Holding register；可读可写
输入寄存器 Input register；只读 从上面来看：带有“register”字样的数据类型，是以word为单位的，否则是以bit为单位的 带有“input”字样的，是只读类型
Modbus-RTU的指令
既然已经明确了读写的数据类型，那么具体操作是怎样的呢？或者说发送、返回指令的格式？ 这一部分网上的内容众说纷纭。为了保证协议符合标准，我们最好参考官方Modbus协议规范 （虽说是英文文档，但四级水平足矣^_^）
文档中非常详细地定义了各种指令的具体格式。借此即可确定下来各个指令的详细内容，进而 使得从机执行特定的操作。下面仅举一例——怎样令主机读取001号从机的第5-第14线圈的内容？
想令主机读取1号从机，地址码即为0x01；0x01就是发送指令的首个字节。
第二个字节是功能码。现在使用读取从机线圈的功能，功能码即为0x01。
第3、4字节是起始地址（2个字节的地址）。我们从5号线圈开始，即起始地址是0x0004（每个从机的线圈编号是从1开始的，但对应地址是从0开始，即地址比编号-1）。因此0x00、0x04是发送指令的第3、4字节。
第5、6字节是读取的线圈数，这里是10个，即0x000A。因此0x00、0x0A分别是发送指令的第5、6字节。
第7、8字节是CRC校验码1，根据前面所有字节的内容，通过计算，可得CRC校验码为0xFDCC； 因此0xFD、0xCC是发送指令的最后2个字节。
至此可确定主机发送指令的全部内容：
01 | 01 | 00 | 04 | 00 | 0A | FD | CC |
从机地址 | 功能码 | 起始地址H | 起始地址L | 数量H | 数量L | CRC校验H | CRC校验L |
由此，主机通过总线将此指令发给所有的从机。 指令的收发建议使用串口完成。且每帧（即每个指令）之间至少要有3.5Byte传输时间的间隔（即传输28个bit所需的时间长度），用于区分不同的帧。这个间隔是标准协议的规定，我们需要遵守。
现在假设每个从机都已经完整无误地收到了上面的指令，那么所有的从机都会执行这个命令吗？然后它们都会向主机返回各自的执行情况吗？
不，从机会将指令的地址码0x04和自身的地址码匹配。只有两者相同时，或者指令中的地址码是广播地址0x00时，从机才会响应指令。
对于地址码是0x00的广播指令，由于所有的从机都会执行这一命令，因此它们都不会向主机返回任何信息，避免出现错误。所以广播指令适合写从机，而不适合读从机。
如果从机正确地执行了读线圈的命令，将返回怎样的结果呢？或者说返回帧是怎样的呢？
按照官方标准，返回帧的首字节是从机地址，即0x01第2字节是功能码，即0x01
第3字节是读取的字节数。由于读取了10个线圈，且按协议标准，不足1字节，按1字节计算，不足的部分补零。因此，字节数是2，即0x02
第4、5字节是读取的具体内容。假设001号从机的0-15线圈的内容是0010 0101 0110 1011。
现暂定从机以uint8_t数组的形式存储线圈的内容，即缓存区的内容为Coils_Buf[0] = 0xA4, Coils_Buf[1] = 0xD6（这里要注意缓存区每个字节的低二进制位对应线圈的低地址，高二进制位对应高地址；不理解的话可以将缓存区的内容展开为二进制位，和线圈的内容对比一下）。
现在要将第4-第13个二进制位在返回帧中以2个字节显示，即0110 1010（地址11 - 4的线圈内容），000000 01（高6位的补零&地址是13 - 12的线圈内容）。因此， 第4、第5字节分别是0x6A、0X01。
最后2个字节是CRC校验位。与之前一样的方法，可得此帧的CRC校验字节是0x56、0x9C。
至此，返回帧的全部内容已被确定：
01 | 01 | 02 | 6A | 02 | 56 | 9C |
从机地址 | 功能码 | 字节数 | 内容L | 内容H | CRC校验H | CRC校验L |
从机会在数据读取完毕后将此帧向主机返回，主机由此读到了从机线圈的内容。至此，01H指令运行完毕。
2. FreeModbus的移植
什么是FreeModbus这里不再赘述。
本文基于Github上的FreeModbus 程序中使用了RT-Thread操作系统
移植过程时将Modbus协议栈复制到自己的工程模板下即可，后序的操作可以参照其附带的说明。 在收发指令时，最好通过串口+DMA的方式一次性地收发整个帧，而不是原程序中逐个字节地收发。否则所发送的帧容易被理解成多个单字节的帧，导致通信失败。
#endif
- 这里的CRC校验码是对前面所有字节进行特定的计算而得出的，用于检测数据是否无失真地传输。从机收到指令时，会对指令再次进行CRC计算。一旦两次计算的结果不同，说明指令在传输过程中发生了错误。 ↩︎
